Potensi Nanomaterial Hidrofobik: Self-Cleaning dalam Industri Kaca
Nanotechnology Engineering Student at Airlangga University
·waktu baca 4 menit
Tulisan dari Laura Alyassa Kusaumi tidak mewakili pandangan dari redaksi kumparan
PerbesarIndustri kaca telah menjadi salah satu industri yang sangat penting dalam kehidupan kita sehari-hari. Kaca digunakan di mana-mana, mulai dari jendela rumah dan bangunan, hingga perangkat elektronik dan kendaraan. Namun, kaca memiliki kelemahan utama yaitu kemampuannya untuk menahan kotoran dan noda yang timbul dari lingkungan sekitarnya.
Keberadaan kotoran dan noda pada permukaan kaca tidak hanya membuatnya terlihat kotor, tetapi juga dapat mengurangi transparansi dan keindahan kaca itu sendiri. Untuk mengatasi masalah ini, industri kaca telah mencoba berbagai metode pembersihan, mulai dari penggunaan deterjen hingga teknologi canggih seperti coating antikotor.
Namun, perkembangan nanoteknologi telah membuka pintu untuk solusi yang lebih inovatif dan efisien dalam menjaga kebersihan kaca. Salah satu terobosan dalam nanoteknologi adalah pengembangan nanomaterial hidrofobik self-cleaning yang terinspirasi oleh teratai suci dan titania.
Teratai suci, tanaman air abadi yang anggun telah berperan besar dalam agama dan budaya pada beberapa negara. Teratai dihormati karena kemurniannya yang luar biasa, tumbuh di air berlumpur, namun daunnya ketika muncul berdiri beberapa meter di atas air terlihat tidak pernah kotor. Tetesan air pada daun teratai memiliki kilauan yang tidak wajar dan air hujan lebih mudah membersihkan kotoran dari daun tersebut dibandingan dari tanaman lainnya.
Hidrofobik adalah sifat bahan yang membuatnya tidak mudah basah oleh air atau zat cair lainnya. Sementara itu, daun teratai merupakan contoh alamiah dari benda hidrofobik yang memiliki kemampuan untuk membersihkan dirinya sendiri. Ketika tetesan air jatuh ke permukaan daun teratai, tetesan air tersebut membentuk bola-bola kecil dan menggulung bersama dengan kotoran yang ada di permukaan daun. Akibatnya, tetesan air membawa kotoran tersebut jatuh dari permukaan daun dan menjadikannya tetap bersih. Ilmuwan Barthlott menyadari bahwa efek tersebut disebabkan oleh kombinasi dua ciri permukaan daun, yaitu sifat lilin dan tonjolan mikroskopis (berukuran beberapa mikron) yang menutupinya.
Dalam industri kaca, konsep hidrofobik self-cleaning ini selain diterapkan dengan menggunakan daun teratai terhadap air, superhidrofilisitas titania juga baik untuk self-cleaning. Ketika lapisan tipis titania ( ketebalan berkisar nanometer hingga mikron) diterapkan pada permukaan kaca, partikel-partikel kotoran dan noda akan terikat pada permukaan titania dan dengan mudah terlepas saat ada tetesan air atau angin yang mengusap permukaan kaca dengan air cenderung menyebar ke seluruh permukaan, membentuk lembaran yang dapat membawa kotoran saat mengalir.
Penerapan nanomaterial hidrofobik self-cleaning dalam industri kaca memiliki potensi besar dalam membantu menjaga kebersihan dan keindahan kaca. Dalam penelitian yang dilakukan oleh para ilmuwan, telah terbukti bahwa aplikasi lapisan hidrofobik titania pada kaca dapat mengurangi kandungan kotoran dan noda hingga 90%. Hal ini memberikan manfaat besar dalam mengurangi biaya dan waktu yang dibutuhkan untuk membersihkan kaca secara manual.
Selain itu, lapisan hidrofobik self-cleaning ini juga memungkinkan peningkatan efisiensi energi dalam industri kaca, karena lapisan titania dapat mengurangi adhesi kotoran dan transmisi cahaya melalui permukaan kaca menjadi lebih optimal. Hal ini berarti bahwa pencahayaan alami yang masuk melalui jendela kaca dapat lebih maksimal, mengurangi kebutuhan akan pencahayaan buatan dan menghemat energi.
Namun, meskipun potensi nanomaterial hidrofobik self-cleaning dalam industri kaca sangat menjanjikan, masih ada beberapa tantangan yang perlu diatasi. Salah satu tantangan utama adalah ketahanan lapisan hidrofobik terhadap abrasi dan cuaca ekstrem, serta dampak lingkungan dari penggunaan nanomaterial hidrofobik self-cleaning ini. Lapisan hidrofobik harus mampu bertahan dalam jangka waktu yang lama dan tidak mudah terkelupas atau rusak oleh paparan sinar matahari, hujan, atau angin.
Selain itu, perlu juga dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai dampak lingkungan dari penggunaan nanomaterial hidrofobik self-cleaning dalam industri kaca. Meskipun lapisan hidrofobik titania dianggap aman bagi manusia, masih perlu dikaji apakah penggunaan nanomaterial ini dapat berdampak negatif pada ekosistem dan organisme lainnya. Adanya tindakan penelitian dan pengembangan lebih lanjut, diharapkan bahwa nanomaterial hidrofobik self-cleaning dapat menjadi solusi yang lebih efisien dan ramah lingkungan dalam industri kaca, memungkinkan kita untuk meniru keajaiban alam untuk masa depan yang lebih bersih.
Referensi:
Bhushan, B., Jung, Y. C., and Koch, K. 2009. Micro-, nano- And hierarchical structures for superhydrophobicity, self-cleaning and low adhesion. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 367(1894): 1631–1672.
Cheng,Y.- T. ,Rodak,DE,Wong,CA,DanHakamu,CA2006 .EfekdariMikro-DanStruktur Nanotentang Perilaku Membersihkan Diri Daun Teratai.Nanoteknologi , 17 (5): 1359-1362.
Wang, Y., Huang, Z., Gurney, R. S., & Liu, D. 2019. Superhydrophobic and photocatalytic PDMS/TiO2 coatings with environmental stability and multifunctionality. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 561: 101–108.
Zhang, M., Feng, S., Wang, L., & Zheng, Y. 2016. Lotus effect in wetting and self-cleaning. Biotribology, 5: 31–43.